JP3041304B2 - シャットダウン時に電力供給を停止した際の逆回転を防止するためのスクロ―ルコンプレッサの制御方法及び制御装置 - Google Patents

シャットダウン時に電力供給を停止した際の逆回転を防止するためのスクロ―ルコンプレッサの制御方法及び制御装置

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    • F04C28/28—Safety arrangements; Monitoring
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シャットダウン時
に逆方向へと回転するスクロールコンプレッサにおける
除負荷バルブを制御するユニークな方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スクロールコンプレッサは、空気調和及
び冷媒圧縮用途においてますます広く用いられるように
なっている。しかしながら、スクロールコンプレッサの
設計者には、依然として設計上の課題が残されている。
スクロールコンプレッサ運転における絶えざる課題は、
シャットダウン時における電源を停止させた際の逆方向
への回転である。
【０００３】知られているように、スクロールコンプレ
ッサは、互いに適合し概ね螺旋形の２つのラップを備え
ている。これらの互いに適合するラップは、圧縮圧とさ
れるポケットを画成する。ラップの一方は、通常別のラ
ップに相対して旋回し、圧縮ポケットのサイズが変化し
て閉じこめられた流体を圧縮する。旋回スクロールは、
シャフトを介して電気モータによって駆動される。シャ
ットダウン時に、電力が停止されると、モータによって
加えられるトルクが無くなり、吐出ライン及びコンプレ
ッサ吐出マフラから、コンプレッササクション側への圧
縮要素を通して高圧流体が膨張して戻るので、旋回スク
ロールは逆方向へと回転し始める。圧力が平衡になる
と、又はほぼ平衡化されると、この逆方向への回転は停
止する。同様に、電力を供給していない場合の逆回転
は、流体がエコノマイザラインからコンプレッササクシ
ョン側へと圧縮要素を介して膨張する場合にも発生す
る。このような逆方向への回転は、望ましくないノイズ
を発生させ、さらには別の運転上の問題を生じさせる。
【０００４】したがって従来においては、電力供給を停
止させた際の逆方向への回転を減少又は排除させる試み
が行われてきた。ほとんどの場合には、この電力供給を
停止した際の逆方向への回転は、スクロールコンプレッ
サに対して付加的な部品を追加することによって行われ
てきた。従来の解決法の１つしては、吐出ラインからの
高圧流体がシャットダウンの後にコンプレッサ内に逆流
する際に閉鎖される内側コンプレッサ逆止弁を使用する
ことを挙げることができる。この逆止弁は、ラップへと
流入する高圧流体を阻止し、電力供給を停止した場合の
逆方向への回転を短縮させるか又は排除するようにされ
ている。しかしながら、エコノマイザ回路を備えるコン
プレッサについては、高圧流体は、逆止弁の上流側のコ
ンプレッサへと流入し、依然として逆方向への回転を生
じさせることになる。このため、従来ではしばしばコス
トを付加させることにつながる内側部品を用いても、エ
コノマイザ回路を備えるスクロールコンプレッサの電力
供給を停止させた場合の反対方向への回転を防止するこ
とができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、スクロー
ルコンプレッサに対していかなる付加的な部品も付加す
ることなく電力供給を停止させた場合の逆方向への回転
を防止するという問題に対する解決策を見出すことが必
要とされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明において開示され
る実施例では、スクロールコンプレッサは、スクロール
コンプレッサのシャットダウン直前又はシャットダウン
時に除負荷バイパスバルブを開くように運転がなされ
る。除負荷バイパスバルブを開くことにより、高圧でト
ラップされた流体は、圧縮要素をバイパスしてサクショ
ンラインへと直接流されることになる。電力供給を止め
た場合の逆方向への回転はこのようにして低減又は排除
できる。本発明の１つの好適な実施例では、除負荷バル
ブは、エコノマイザライン及びサクションインレットラ
インと連通されている。エコノマイザ回路は、知られた
コンプレッサ構成であり、補助的導入流体を圧縮ポイン
トの中間点において圧縮チャンバへと注入するようにさ
れている。エコノマイザラインは、圧縮チャンバへとサ
クション圧をはるかに超える圧力で流体を流す。したが
って、エコノマイザライン及びそれに伴う部品の大きな
体積により、エコノマイザからの高圧蒸気は、スクロー
ルコンプレッサを通して膨張し、シャットダウン時に旋
回スクロールを逆回転させてしまうことになる。
【０００７】シャットダウン時又はその直前にエコノマ
イザラインとサクションライの間の除負荷バルブを開成
することにより、高圧流体は、サクションラインへと流
され、スクロールコンプレッサラップをバイパスでき
る。このようにして、エコノマイザライン内における高
圧の蒸気により引き起こされるどのような電力供給を止
めた場合の逆方向への回転も排除できることになる。本
発明は、単独でも用いることができるし、また電力供給
を停止させた場合の逆方向への回転を低減又は防止する
ための別の方法に追加して用いることが可能である。
【０００８】エコノマイザラインとサクションインレッ
トラインの間に除負荷バルブを配置することは、スクロ
ールコンプレッサの容量をモジュレーションすることが
できるので、それ自体が進歩性を有するものであり、本
発明と共通の譲受人に係る同日に出願された同時係属中
の出願、題名「エコノマイザとサクションラインの間の
除負荷バルブ」の要旨とされるものである。関連する別
の出願は、１９９７年１２月５日に出願された題名「容
量制御のためのパルス化された流れ」米国特許出願番号
０８／９８６，４４７号である。
【０００９】本発明の別の特徴では、システムにはスク
ロールコンプレッサのための電気モータ及び除負荷バル
ブの双方のための制御装置が設けられていることにあ
る。除負荷バルブは、モータのシャットダウン前約５秒
間開かれる。このようにして、電力供給を停止した場合
の逆方向への回転の問題が低減されるか又は排除できる
ことになる。
【００１０】本発明の上述した特徴及び他の特徴は、後
述する詳細な説明及び添付の図面により、さらに良く理
解されよう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１には、スクロールコンプレッ
サシステム２０が示されており、このスクロールコンプ
レッサシステム２０は、ポンプユニット２２と、旋回ス
クロール２６を駆動するためのモータ２４と、非旋回ス
クロール２８とを備えている。知られているように、２
つのスクロール部材は、互いに適合するラップを備えて
いて、圧縮ポケットを画成している。この圧縮ポケット
は、冷媒をトラップして圧縮する。シャットダウン時に
は、エコノマイザ又は吐出ライン中の高圧冷媒は、典型
的に駆動される方向とは逆方向へと旋回スクロールを駆
動させる。この逆向きの回転は、ノイズを生じさせると
共に望ましいものではない。
【００１２】スクロールコンプレッサ２０は、ポンプユ
ニット２２に対して圧縮される冷媒を供給するためのサ
クションライン３０と、冷媒システム内における下流側
の要素へと冷媒を向かわせる吐出ライン３２とを含んで
いる。エコノマイザライン３４は、スクロールコンプレ
ッサへとエコノマイザ流体を供給している。知られてい
るように、エコノマイザラインは、圧縮サイクルの中間
ポイントへと流体を向かわせている。熱交換器３６のエ
コノマイザ部分が概略的に示されている。エコノマイザ
回路は、冷凍システムの全体の効率及び容量を増加させ
るために用いられる。
【００１３】しかしながら、シャットダウン時には、エ
コノマイザインレットライン３４の存在は、電力供給を
止めた場合の逆回転に関していえばさらに問題を生じさ
せることになる。エコノマイザライン３４内の圧力は、
サクションライン３０内の圧力を大きく超え、このため
除負荷バルブ４０が閉じられていると圧縮要素を通して
エコノマイザライン３４における高圧の蒸気が膨張する
ことにより逆方向への回転が発生する。
【００１４】したがって、本発明によれば、除負荷バル
ブ４０及びそれに伴うエコノマイザライン３４をサクシ
ョンインレットライン３０に連通させる連通通路３８が
シャットダウン時又はその直前に開かれる。容量モジュ
レーションのための除負荷バルブは、スクロールコンプ
レッサ用途においては知られたものである。しかしなが
ら、エコノマイザラインとサクションラインとを連通さ
せる除負荷バルブの配置は、新規なものである。この除
負荷バルブの新規な配置は、同時係属中の本発明と同時
に出願された題名「エコノマイザとサクションラインの
間の除負荷バルブ」に詳細に開示されている。
【００１５】本発明においては、シャットダウン直後又
はシャットダウンの直前、又はシャットダウン時、又は
シャットダウン後に除負荷バルブを開成することによ
り、電力供給を止めた場合の逆向きの回転を防止するユ
ニークな方法に関するものであり、これについてもまた
充分進歩性を有するものである。
【００１６】除負荷バルブ４０のための制御装置４２
は、全体のシステムのための制御装置４４と接続されて
いる。制御装置４４は、モータ２４と接続されている。
好ましい実施例では、制御装置４４は、除負荷バルブ４
０を開成し、エコノマイザライン３４をサクションライ
ン３０へとモータのシャットダウンの直前に連通させる
ように構成されている。この除負荷バルブは、スクロー
ルコンプレッサのシャットダウン前５秒以下で開成され
ることが好ましい。さらには、この時間間隔は、１〜２
秒とされていることが最も好ましい。また、この開成
は、シャットダウン後数秒間行うこともできる。この例
としてはシャットダウン後１秒以下とすることである。
【００１７】除負荷バルブをモータのシャットダウンと
同時に開成することも可能である。モータのシャットダ
ウン時に内蔵ディレイを用いることも可能である。これ
らの場合には、制御装置４２及び／又は４４を用いなく
することができる。
【００１８】制御装置４４が、モータ２４がシャットダ
ウンされるものと決定する場合には、除付加バルブ４０
を開成し、その後モータ２４をシャットダウンさせる。
除負荷バルブ４０を開くことにより、エコノマイザライ
ン３４及びサクションライン３０内の圧力は平衡化され
ることになる。したがって、エコノマイザラインからの
蒸気は、スクロールコンプレッサのラップ内へと膨張す
ることが無く、望ましくない電力を停止させた場合の逆
方向への回転は、排除される。
【００１９】これに加えて、吐出ラインからどのような
高圧蒸気及びスクロールコンプレッサラップ内にトラッ
プされた高圧蒸気及びスクロールコンプレッサラップの
間と吐出ラインとの間にトラップされた高圧蒸気でもま
た、エコノマイザへとバイパスさせることができ、その
後サクションラインへとバイパスさせることができる。
このようにすることによって電力を停止させた場合の逆
方向への回転の可能性が最低化できる。
【００２０】本発明の方法は、エコノマイザシステム３
６が機能していない場合や全く存在していない場合にで
も、単にバイパス運転させることが望ましい場合にも用
いることができる。エコノマイザサイクルは、典型的に
は高容量運転が望ましい場合にのみ用いられる。このよ
うな場合であっても、除負荷バルブ４０は、エコノマイ
ザ回路３６が運転されていない場合であっても、エコノ
マイザ回路が運転されているかいないか拘わらず、ライ
ン３４内の圧力がサクションライン３０の圧力を超える
ことになるので開かれるようにされていることが好まし
い。
【００２１】また、除負荷バルブ４０は、エコノマイザ
回路が全く備えられていない場合であってもまた、開成
されることが好ましい。この場合には、スクロール圧縮
要素及びライン３４内部の高圧流体は、コンプレッササ
クションへと向けられ、スクロール圧縮要素の部分をバ
イパスされる。したがって、また電力供給を停止させた
場合の逆方向への回転の可能性が最低化できる。
【００２２】本発明の好適な実施例を開示してきたが、
当業者によれば、本発明の趣旨内である種の変更を行う
ことができることは理解されよう。この理由から、本発
明の本来の範囲及び要旨は特許請求の範囲の記載を参照
して決定されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いたスクロールコンプレッサシステ
ムの概略図。
【符号の説明】
２０…スクロールコンプレッサシステム ２２…ポンプユニット ２４…モータ ２６…旋回スクロール ２８…非旋回スクロール ３０…サクションライン ３２…吐出ライン ３４…エコノマイザライン ３６…熱交換器 ３８…連通通路 ４０…除負荷バルブ ４２…制御装置 ４４…制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （１）互いに適合して圧縮ポケットを画
    成する螺旋形ラップを備える旋回スクロール及び第２の
    スクロールと、前記スクロールコンプレッサへと圧縮さ
    れる冷媒を供給するためのサクションラインと、前記旋
    回スクロールを前記第２のスクロールに相対して駆動す
    るためのモータと、冷媒が前記サクションラインよりも
    より高い圧力となる冷媒サイクルのポイントにおいて前
    記サクションラインに連通する除負荷バルブとを備える
    スクロールコンプレッサを用いるステップと、（２）前
    記モータを駆動させて前記スクロールコンプレッサを運
    転するステップと、（３）前記モータが停止されること
    を決定するするステップと、（４）前記決定ステップに
    おける決定がなされると前記除負荷バルブを開成するス
    テップとを有するスクロールコンプレッサの運転方法。
  2. 【請求項２】 前記除負荷バルブは、エコノマイザライ
    ンをサクション圧において前記コンプレッサの一部へと
    連通させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記除負荷バルブの前記開成は、エコノ
    マイザシステムが運転されているか、いないかに拘わら
    ず行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記開成ステップにおける前記除負荷バ
    ルブの開成は、前記モータのシャットダウン前数秒間行
    われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記除負荷バルブは、前記モータのシャ
    ットダウン前５秒以下で行われることを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記開成ステップにおける前記除負荷バ
    ルブの開成は、前記モータのシャットダウン後１０秒以
    内で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 螺旋形ラップを備えた旋回スクロール
    と、 前記旋回スクロールの前記螺旋形ラップと互いに適合す
    る螺旋形のラップを備える第２のスクロールと、 前記第２のスクロールに相対して前記旋回スクロールを
    駆動するためのモータと、 前記スクロールコンプレッサに冷媒を供給するためのサ
    クションラインと、 前記スクロールコンプレッサにエコノマイザ内の流体を
    供給するためのエコノマイザラインと、 サクション圧下で前記コンプレッサの一部へと圧縮の途
    中にある圧縮チャンバと連通させるための除負荷バルブ
    と、 前記モータがシャットダウンされる時点を決定し、前記
    モータがシャットダウンされることを決定した場合に前
    記除負荷バルブを開いて、圧縮途中にある前記圧縮チャ
    ンバを前記サクションラインへと連通させるための除負
    荷バルブを開成させるように動作する制御装置とを備え
    るスクロールコンプレッサ。
JP11198564A 1998-07-13 1999-07-13 シャットダウン時に電力供給を停止した際の逆回転を防止するためのスクロ―ルコンプレッサの制御方法及び制御装置 Expired - Fee Related JP3041304B2 (ja)

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